我國(guó)水稻不同產(chǎn)區(qū)施氮量與產(chǎn)量分析比較

閆聰碩 楊莉莉 周奇 陳林 支金虎

摘要：為明確我國(guó)水稻不同產(chǎn)區(qū)施氮量與產(chǎn)量的關(guān)系，通過對(duì)中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)我國(guó)5 個(gè)不同地區(qū)水稻施氮量和產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)分析，并對(duì)其偏生產(chǎn)力進(jìn)行比較。結(jié)果表明：在農(nóng)戶習(xí)慣施肥水平內(nèi)，我國(guó)水稻施氮量與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，全國(guó)平均施氮量為194.5 kg/hm2，平均產(chǎn)量為8 427.4 kg/hm2；IV區(qū)—長(zhǎng)江中下游地區(qū)的產(chǎn)量最高，且施氮量與產(chǎn)量顯著正相關(guān)；II區(qū)—華北平原和中西部地區(qū)施氮量最高，達(dá)248.6 kg/hm2；III區(qū)—西南地區(qū)氮肥偏生產(chǎn)力最高，達(dá)53.5 kg/kg。II區(qū)—華北平原和中西部地區(qū)通過調(diào)控其他措施來(lái)增加水稻產(chǎn)量的潛力較大。

關(guān)鍵詞：水稻；不同產(chǎn)區(qū)；施氮量；產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S511；S143.1? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1674-1161（2023）01-0017-04

水稻是三大糧食作物之一，對(duì)解決人類溫飽問題發(fā)揮重要作用。據(jù)世界糧農(nóng)組織最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，世界上有140 多個(gè)國(guó)家種植水稻[1]，通過對(duì)近11 a（2010—2020年）平均值排在前20位的國(guó)家的水稻種植面積、總產(chǎn)量、單位面積產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，中國(guó)平均種植面積為3 053萬(wàn)hm2，占世界總種植面積的18.8%，居世界第二；水稻總產(chǎn)量較高的國(guó)家分別是中國(guó)、印度、印尼、孟加拉國(guó)等，中國(guó)總產(chǎn)量平均為1.39 億t，占世界總產(chǎn)量的19.0%，居世界第一位；我國(guó)單位面積產(chǎn)量平均為6.85 t/hm2，居世界第12 位，雖高于世界平均水平4.52 t/hm2，但與澳大利亞、埃及、美國(guó)等相比仍有一定差距。施肥是提高作物產(chǎn)量的一項(xiàng)有效措施，很多研究認(rèn)為糧食產(chǎn)量增長(zhǎng)的50%來(lái)自肥料投入[2]，特別是氮肥投入在所有肥料投入中的占比最大[3]。已有很多關(guān)于施肥量與水稻產(chǎn)量關(guān)系的研究，朱莉等[4]發(fā)現(xiàn)低氮條件下水稻產(chǎn)量比高氮條件下水稻產(chǎn)量高；王汝丹等[5]認(rèn)為雜交水稻產(chǎn)量總體隨著氮肥施用量增加而顯著提高；胡昌高等[6]研究認(rèn)為隨施氮水平增加，水稻有效穗數(shù)逐漸遞增，產(chǎn)量也呈遞增趨勢(shì)。這些研究均認(rèn)為施肥量與水稻產(chǎn)量有一定的相關(guān)關(guān)系。水稻在我國(guó)種植范圍很廣，30個(gè)省市區(qū)均有水稻種植。但受氣候、種植制度、土壤肥力等因素影響，各個(gè)地區(qū)的施肥量和單位面積產(chǎn)量差異很大。目前，關(guān)于施肥量與水稻產(chǎn)量關(guān)系的研究大多集中于某一地點(diǎn)，而少見按水稻種植劃分區(qū)域進(jìn)行研究的報(bào)道。結(jié)合我國(guó)水稻種植五大區(qū)域，通過查閱文獻(xiàn)對(duì)其施肥量和產(chǎn)量的關(guān)系進(jìn)行分析，旨在明確不同水稻種植區(qū)域施肥量與產(chǎn)量的關(guān)系，以期為不同地區(qū)水稻生產(chǎn)提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

在中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)中通過搜索主題“水稻”“施肥”文獻(xiàn)146 篇，篩選出當(dāng)?shù)亓?xí)慣施肥量或常規(guī)施肥量并有產(chǎn)量的文章80 篇。鑒于氮肥研究較多，僅統(tǒng)計(jì)氮肥施用量與水稻產(chǎn)量數(shù)據(jù)。

根據(jù)韓天富[2]等研究方法，將我國(guó)稻田劃分為5個(gè)不同的種植區(qū)，分別為I區(qū)：北方和東北地區(qū)，包括黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古；II區(qū)：華北平原和中西部地區(qū)，包括河南、河北、北京、天津、山西、陜西、甘肅、寧夏、新疆；III區(qū)—西南地區(qū)，包括貴州、云南、四川、重慶；IV區(qū)—長(zhǎng)江中下游地區(qū)，包括安徽、湖南、湖北、江蘇、江西、上海、浙江；V區(qū)—華南地區(qū)，包括福建、海南、廣西、廣東。分別對(duì)5 個(gè)不同區(qū)域的水稻施肥量和產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.2 計(jì)算及作圖

數(shù)據(jù)在Excel和SPSS中進(jìn)行分析處理，作圖用Excel。

2 結(jié)果與分析

對(duì)80 篇文獻(xiàn)中的施氮量（x）與產(chǎn)量（y）進(jìn)行相關(guān)性分析（圖1），全國(guó)水稻平均施氮量為194.5 kg/hm2，平均產(chǎn)量為8 427.4 kg/hm2，且施氮量與產(chǎn)量擬合的二次方程比一次方程相關(guān)性更好，R2達(dá)極顯著水平，表明隨著施氮量的增加產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢(shì)。

對(duì)I區(qū)水稻施氮量與水稻產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)性分析，擬合的的二次曲線為y=-0.052 6x2+29.705x+4 898.5（R2 =0.254 1），其相關(guān)性系數(shù)優(yōu)于一次方程的相關(guān)性系數(shù)（圖2）。I區(qū)平均施氮量為180.1 kg/hm2，平均產(chǎn)量為8 476.2 kg/hm2，施氮量低于全國(guó)平均水平，產(chǎn)量高于全國(guó)平均水平，表明該區(qū)氮肥偏生產(chǎn)力相對(duì)較高。

對(duì)II區(qū)水稻施氮量與水稻產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)性分析（圖3），其一次方程較二次曲線更符合實(shí)際生產(chǎn)規(guī)律。II區(qū)華北平原和中西部地區(qū)雖然省份最多，但因種植面積較少，總種植面積僅占全國(guó)種植面積的3.6%，故相關(guān)研究相對(duì)較少。該區(qū)平均施氮量為248.6 kg/hm2，平均產(chǎn)量為8 468.2 kg/hm2，施氮量高于全國(guó)平均水平24.8%，產(chǎn)量?jī)H略高于全國(guó)平均水平，表明該區(qū)的氮肥偏生產(chǎn)力較低。

對(duì)III區(qū)水稻施氮量與水稻產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)性分析（圖4），擬合的二次曲線方程相關(guān)性系數(shù)優(yōu)于一次方程，且相關(guān)性系數(shù)較高，R2=0.674 9。該區(qū)平均施氮量為154.1 kg/hm2，比全國(guó)平均施氮量低20.8%；平均產(chǎn)量8 245.8 kg/hm2，低于全國(guó)平均水平。

對(duì)IV區(qū)水稻施氮量與水稻產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)性分析（圖5），擬合的二次曲線方程相關(guān)性系數(shù)大于一次方程，且施氮量與產(chǎn)量之間關(guān)系顯著（F=0.027）。該區(qū)是我國(guó)水稻主產(chǎn)區(qū)，其種植面積占全國(guó)的50.4%，關(guān)于該區(qū)的水稻施肥量與產(chǎn)量的相關(guān)研究最多，其平均施氮量為212.8 kg/hm2，高于全國(guó)平均水平；平均產(chǎn)量為8 765.2 kg/hm2，高于全國(guó)平均水平，為五大區(qū)域中產(chǎn)量最高的區(qū)域。

對(duì)V區(qū)水稻施氮量與水稻產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)性分析（圖6），其一次方程較二次曲線方程更符合實(shí)際生產(chǎn)規(guī)律。該區(qū)平均施氮量為161.4 kg/hm2，比全國(guó)平均水平低17.0%；平均產(chǎn)量為7 699.3 kg/hm2，在五大區(qū)域中最低，比全國(guó)平均水平低8.6%。

對(duì)不同區(qū)域氮肥偏生產(chǎn)力進(jìn)行分析（圖7），表現(xiàn)出III區(qū)>V區(qū)>I區(qū)>全國(guó)平均>IV區(qū)>II區(qū)，II區(qū)雖然單產(chǎn)不是最低，但因其施氮量較高，導(dǎo)致氮肥偏生產(chǎn)力最低，僅為34.1 kg/kg。I區(qū)和IV區(qū)雖然單產(chǎn)較高，其施氮量也高，同樣導(dǎo)致其氮肥偏生產(chǎn)力較低。因此，要綜合考慮施氮量與單產(chǎn)。

3 結(jié)論與討論

我國(guó)南方地區(qū)水熱條件較好，水稻種植面積較廣，是當(dāng)?shù)刂饕Z食作物和農(nóng)民重要經(jīng)濟(jì)來(lái)源。北方地區(qū)擁有利于水稻生長(zhǎng)的熱量條件，特別是東北地區(qū)的肥沃土壤利于水稻增產(chǎn)。由于地形、氣候等條件不同，各地區(qū)水稻熟制、種類、種植面積不同，管理方式和產(chǎn)量也不同。韓天富等[2]將我國(guó)水稻種植區(qū)根據(jù)土壤質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)分為東北、華北、西南、長(zhǎng)江中游、長(zhǎng)江下游、華南6 個(gè)區(qū)域，李建軍等[7]依據(jù)我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)將水稻土分為東北、長(zhǎng)江中下游、華南、西南4個(gè)區(qū)域，但這種劃分方式不包括內(nèi)蒙、新疆、寧夏等省份。本研究根據(jù)鄒建文等[8]劃分方式，將我國(guó)水稻種植區(qū)劃分為五大區(qū)域。

根據(jù)《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》資料，我國(guó)水稻種植I、II，III，IV，V區(qū)種植面積分別占全國(guó)種植面積的17.9%，3.6%，13.3%，50.4%，14.7%。根據(jù)各省份種植總面積和總產(chǎn)量，計(jì)算出單位面積產(chǎn)量（表1），得出全國(guó)平均產(chǎn)量為7 442.6 kg/hm2，比中國(guó)知網(wǎng)獲取的平均產(chǎn)量數(shù)據(jù)低。這兩種不同數(shù)據(jù)來(lái)源結(jié)果存在一定差距的原因，可能在于中國(guó)知網(wǎng)文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)大多為試驗(yàn)數(shù)據(jù)，條件控制相對(duì)較好，且產(chǎn)量均為理論數(shù)據(jù)，最終導(dǎo)致比中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒中的數(shù)據(jù)要高。不同數(shù)據(jù)來(lái)源的五大區(qū)域整體規(guī)律一致，I區(qū)、IV區(qū)的水稻單產(chǎn)較高，V區(qū)的水稻單產(chǎn)最低，因此，本研究獲取的數(shù)據(jù)仍有一定參考價(jià)值。

評(píng)價(jià)一個(gè)地區(qū)肥料效應(yīng)的高低，不能僅以產(chǎn)量高低為依據(jù)，還應(yīng)考慮其綜合效應(yīng)，其中，肥料偏生產(chǎn)力是反映當(dāng)?shù)赝寥阑A(chǔ)養(yǎng)分水平和化肥施用量綜合效應(yīng)的重要指標(biāo)。本研究結(jié)果表明，III區(qū)（西南地區(qū)）的肥料偏生產(chǎn)力最高，可能與該區(qū)土壤基礎(chǔ)肥力、肥料施用方法方式、水稻種類等有關(guān)。大量研究認(rèn)為，土壤肥力對(duì)肥料效應(yīng)、作物增產(chǎn)能力影響較大，土壤肥力對(duì)水稻增產(chǎn)的貢獻(xiàn)在50%以上。任意等[9]認(rèn)為西南地區(qū)肥力相對(duì)較低，施肥增產(chǎn)效果高于其他地區(qū)，低肥力土壤的施肥增產(chǎn)效果更好，這與本研究結(jié)果一致。但也有研究認(rèn)為土壤基礎(chǔ)地理與最佳管理?xiàng)l件下的水稻產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，產(chǎn)量隨基礎(chǔ)地力提高而增加。

氮肥對(duì)水稻產(chǎn)量影響較大，故相關(guān)研究較多。本研究?jī)H對(duì)施氮量與水稻產(chǎn)量關(guān)系進(jìn)行比較，而其他因素對(duì)水稻產(chǎn)量的影響也較大。這些因素與種植區(qū)域、種植制度（一年一熟、一年兩熟）、作物類型（雙季稻、單季稻）、施肥類型（化肥、有機(jī)肥、有機(jī)肥+化肥）、肥料配比、水稻類型（雜交稻、常規(guī)稻）、土壤質(zhì)地、土壤養(yǎng)分狀況、水熱條件等有關(guān)[3]。而且不同地區(qū)每種影響因素的主導(dǎo)因子不同，如李忠芳等發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)水稻產(chǎn)量的肥力主要以第一肥力因素——土壤有機(jī)質(zhì)為主要因素。可見，不同地區(qū)提高產(chǎn)量的方法不同，應(yīng)綜合考慮各種因素的影響。

研究結(jié)果表明，在農(nóng)戶習(xí)慣施肥水平內(nèi)，我國(guó)水稻施氮量與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，全國(guó)平均施氮量為194.5 kg/hm2，平均產(chǎn)量為8 427.4 kg/hm2。水稻不同種植區(qū)的平均施氮量分別為180.1，248.6，154.1，212.8，161.4kg/hm2，平均產(chǎn)量分別為8 476.2，8 468.2，8 245.8，8 765.2，7 699.3kg/hm2，且IV區(qū)（長(zhǎng)江中下游地區(qū)）的施氮量與產(chǎn)量顯著正相關(guān)。從氮肥偏生產(chǎn)力來(lái)看，II區(qū)（華北平原和中西部地區(qū)）通過調(diào)控其他措施來(lái)增加水稻產(chǎn)量的潛力較大。

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Analysis and Comparison of Nitrogen Application Rate and Yield in Different Rice Production Areas in China

YAN Congshuo1，YANG Lili1，ZHOU Qi3，CHEN Lin3，ZHI Jinhu1，2*

（1. College of Agronomy， Tarim University， Alar Xinjang 843300， China;2. Southern Xinjiang Oasis Agricultural Resources and Environment Research Center， Tarim University， Alar Xinjiang 843300，China; 3. Alar Golden Sand Reclamation Agriculture Development Co.， LTD.， Alar Xinjiang 843300， China）

Abstract： In order to clarify the relationship between nitrogen application rate and rice yield in different rice production areas in China， this paper analyzes the correlation between nitrogen application rate and rice yield in five different regions of China and compares their partial productivity based on the literature data of CNKI database. The results showed that there was a significant positive correlation between nitrogen application and yield of rice within the farmer's habit fertilization level. The national average amount of nitrogen application was 194.5 kg/hm2， and the average yield was 8 427.4 kg/hm2. Zone IV ——the middle and lower reaches of the Yangtze River had the highest yield， and there was a significant positive correlation between nitrogen application rate and rice yield. Zone II ——North China Plain and Central and western regions had the highest nitrogen application rate of 248.6 kg/ha. Zone III—— The southwest region had the highest nitrogen partial productivity （53.5 kg/kg）. Zone II —— the North China Plain and Central and western regions have greater potential to increase rice yield by regulating other measures.

Key words： rice; different production areas; nitrogen application rate; yield